專利名稱：厭氧干發(fā)酵設(shè)備以及利用其的厭氧干發(fā)酵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術(shù)，特別涉及厭氧干發(fā)酵設(shè)備以及利用該設(shè)備的厭氧干發(fā)酵工藝。
背景技術(shù)：
厭氧發(fā)酵是指有機(jī)廢物在缺氧情況下，利用微生物厭氧菌，經(jīng)過甲烷菌的新陳代謝生理功能，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣和沼肥的整個(gè)生產(chǎn)工藝過程。目前，發(fā)酵厭氧處理工藝在處理城市生活垃圾、有機(jī)物含量較高的固體廢棄物、農(nóng)村秸桿及畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物中廣泛的得到應(yīng)用。根據(jù)發(fā)酵底物狀態(tài)的不同，生物質(zhì)厭 氧發(fā)酵技術(shù)分為厭氧濕發(fā)酵技術(shù)和厭氧干發(fā)酵技術(shù)。傳統(tǒng)的發(fā)酵厭氧處理工藝是濕發(fā)酵厭氧處理(也稱為厭氧濕發(fā)酵)，該種工藝必須讓原料和水以完全混合的方式來完成厭氧過程，此種方法不能夠達(dá)到有機(jī)物的最大產(chǎn)氣潛能，而且浪費(fèi)了大量的增溫能量。尤其是對室外環(huán)境較惡劣的北方地區(qū)，濕發(fā)酵厭氧處理工藝受到很大的限制，而且由于北方通常氣溫較低，所需要的增溫能量非常大，所以在消耗大量的能量同時(shí)也增加了成本。所謂厭氧干發(fā)酵，又稱固體厭氧發(fā)酵，其反應(yīng)本質(zhì)與厭氧濕發(fā)酵相同，有機(jī)物經(jīng)過微生物厭氧菌分解發(fā)酵過程分為液化、酸化、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段；①在液化階段，厭氧菌種利用酶對垃圾有機(jī)物進(jìn)行酶解，使固態(tài)物變成可溶于水的物質(zhì)在產(chǎn)酸階段，則依靠產(chǎn)酸菌將上述可溶物生成酸性中間物；③產(chǎn)甲烷階段，最后由產(chǎn)甲烷菌利用酸性中間物、以及物料中的其他碳水化合物轉(zhuǎn)化為甲烷，即沼氣。厭氧干發(fā)酵處理工藝是傳統(tǒng)濕發(fā)酵厭氧處理工藝的突破，該工藝顛覆了傳統(tǒng)厭氧處理工藝必須讓原料和水完全混合的方式，而是將原料干物質(zhì)濃度提高到20 %以上，通過有效預(yù)處理方式增加原料的通透性，然后采用接種菌液進(jìn)行噴灑與有機(jī)物反應(yīng)的方式完成厭氧過程，此過程在微環(huán)境上與傳統(tǒng)發(fā)酵厭氧處理技術(shù)一致，能夠達(dá)到有機(jī)物的最大產(chǎn)氣潛能，新工藝由于采用較高干物質(zhì)濃度所以可以有效節(jié)約增溫能量，尤其是對室外環(huán)境較惡劣的北方地區(qū)，該工藝采用模塊化方式進(jìn)行擴(kuò)展，厭氧反應(yīng)器數(shù)量幾乎沒有限制，有較大的適應(yīng)性，特別適合于處理城市生活垃圾、有機(jī)物含量較高的固體廢棄物、農(nóng)村秸桿及畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物。為了促進(jìn)微生物厭氧干發(fā)酵過程的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氣最大化，需要開發(fā)適當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人經(jīng)過銳意研究發(fā)現(xiàn)，提供一種厭氧干發(fā)酵設(shè)備，該設(shè)備包括密封性優(yōu)良的厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器，以及噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)、地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)和通風(fēng)換氣系統(tǒng)，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中投入有機(jī)原料，在密封的條件下，通過噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)噴淋甲烷菌液引發(fā)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)，通過地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)保持厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器為期望的恒定溫度，通過通風(fēng)換氣系統(tǒng)引入空氣或排出廢氣，從而確保有機(jī)原料厭氧干發(fā)酵過程的順利進(jìn)行，以高效率獲得甲烷，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其包括密封系統(tǒng)、噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)、地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)和通風(fēng)換氣系統(tǒng)，其中，密封系統(tǒng)包括厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部設(shè)有反應(yīng)器密封門，在反應(yīng)器密封門與厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部相接處設(shè)有密封門氣囊，在密封門氣囊上設(shè)有氣囊進(jìn)氣口和氣囊排氣口；所述噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)包括集液罐和緩存罐，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器通過溢流管與緩存罐相連，緩存罐與集液罐之間通過管道相連，集液罐通過噴淋管道與厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器相連；所述地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)包括低溫?fù)Q熱器和采暖熱源，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的側(cè)部器壁內(nèi)設(shè)置有壁熱管，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的底部器壁內(nèi)設(shè)置有地?zé)峁?，低溫?fù)Q熱器通 過給水管和回水管與壁熱管和地?zé)峁芟噙B，低溫?fù)Q熱器通過管道與采暖熱源相連；所述通風(fēng)換氣系統(tǒng)包括在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器底部開設(shè)的供風(fēng)管口，供風(fēng)管口與供風(fēng)管相連，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器頂部開設(shè)排氣管口，排氣管口與排氣管相連。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述干發(fā)酵設(shè)備的厭氧干發(fā)酵工藝，該工藝包括開啟反應(yīng)器密封門，向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)投入發(fā)酵原料；將厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器與反應(yīng)器密封門通過密封門氣囊密封；開啟供風(fēng)管，通過供風(fēng)管向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)引入空氣，以引發(fā)好氧發(fā)酵，然后關(guān)閉供風(fēng)管并開啟排氣管以排出廢氣；當(dāng)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)由好氧反應(yīng)轉(zhuǎn)入?yún)捬醴磻?yīng)時(shí)，將集液罐中的甲烷菌液通過噴淋管道噴淋至反應(yīng)物料上，噴淋的菌液以及反應(yīng)中產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)過反應(yīng)原料向下滲透，經(jīng)溢流管流入緩存罐，經(jīng)管道被泵送至集液罐中，反應(yīng)產(chǎn)生的含甲烷氣體經(jīng)燃?xì)廨斔凸芘懦?，在此反?yīng)期間，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30-40°C或50-60°C，集液罐內(nèi)甲烷菌液的溫度比厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度高1_5°C ；開啟供風(fēng)管引入空氣或惰性氣體，猝滅厭氧反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，開啟反應(yīng)器密封門，收集反應(yīng)殘留物。根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的密封性優(yōu)異，能確保厭氧反應(yīng)順利進(jìn)行；(2)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的加熱溫度易于控制在期望的恒定溫度內(nèi)，通過地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)使得反應(yīng)器被均勻加熱至期望的溫度，而不會過熱；(3)經(jīng)過通風(fēng)換氣系統(tǒng)，可以容易地控制是否進(jìn)氣以及進(jìn)入氣體種類，以引發(fā)或猝滅反應(yīng),從而控制反應(yīng)進(jìn)程；(4)通過在設(shè)備內(nèi)設(shè)置的溫度、壓力、氣體種類檢測器等，可以容易地監(jiān)測溫度、壓力，進(jìn)而調(diào)節(jié)溫度、壓力為期望值，通過檢測氣體種類可以容易地判斷發(fā)酵反應(yīng)階段。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵設(shè)備優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵設(shè)備優(yōu)選實(shí)施方式的密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵設(shè)備優(yōu)選實(shí)施方式的密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。(此兩處重復(fù))圖4示出根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵設(shè)備優(yōu)選實(shí)施方式的噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵設(shè)備優(yōu)選實(shí)施方式的地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的厭氧干發(fā)酵設(shè)備優(yōu)選實(shí)施方式的通風(fēng)換氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明I-厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器；2_密封門；3_溢流槽；4_溢流管；5-污液泵；6_緩存泵；7_地?zé)峁埽?_送風(fēng)管；9_壁熱管；10-排氣管；12-噴淋管道；13-噴淋頭；15-集液罐；16-噴淋泵；102-反應(yīng)器器壁；104-空壓機(jī)；105-真空泵；106-密封門氣囊；107-密封門保溫層；108-氣囊進(jìn)氣口 ；109-氣囊排氣口 ；110_密封門插銷；208_支路閥門；302-低溫?fù)Q熱系統(tǒng)；303_采暖熱源；304_熱源循環(huán)泵；305-補(bǔ)水管；306_給水管；307_采暖調(diào)節(jié)電動閥；
308-分水器；311-回水管；312_循環(huán)泵；402_供氣風(fēng)機(jī)；403-供風(fēng)管；404_供風(fēng)電動閥；405_排氣電動閥；406-排氣母管；407_外接凈化裝置
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，參照優(yōu)選的具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明變得更為清楚、明確。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其包括密封系統(tǒng)、噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)、地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)和通風(fēng)換氣系統(tǒng)，其中，密封系統(tǒng)包括厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部設(shè)有反應(yīng)器密封門，在反應(yīng)器密封門與厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部相接處設(shè)有密封門氣囊，在密封門氣囊上設(shè)有氣囊進(jìn)氣口和氣囊排氣口；所述噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)包括集液罐和緩存罐，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器通過溢流管與緩存罐相連，緩存罐與集液罐之間通過管道相連，集液罐通過噴淋管道與厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器相連；所述地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)包括低溫?fù)Q熱器和采暖熱源，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的側(cè)部器壁內(nèi)設(shè)置有壁熱管，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的底部器壁內(nèi)設(shè)置有地?zé)峁?，低溫?fù)Q熱器通過給水管和回水管與壁熱管和地?zé)峁芟噙B，低溫?fù)Q熱器通過管道與采暖熱源相連；所述通風(fēng)換氣系統(tǒng)包括在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器底部開設(shè)的供風(fēng)管口，供風(fēng)管口與供風(fēng)管相連，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器頂部開設(shè)排氣管口，排氣管口與排氣管相連。優(yōu)選地，作為干發(fā)酵厭氧反應(yīng)器，一般為箱式結(jié)構(gòu)，要求其具有良好的密封性。厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的反應(yīng)器器壁具有一定厚度，為了減少熱量散失，優(yōu)選地，在干發(fā)酵厭氧反應(yīng)器中設(shè)置保溫層，并在密封門內(nèi)設(shè)置保溫層。根據(jù)需要，干發(fā)酵厭氧反應(yīng)器可采用一側(cè)開門也可采用雙側(cè)開門，主要區(qū)分方式視當(dāng)?shù)鼐暥榷ǎ话阏f來，高緯度地區(qū)采用單側(cè)開門，低緯度地區(qū)采用雙側(cè)開門在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在反應(yīng)器密封門上或者在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部表面上設(shè)有密封插銷，其將反應(yīng)器密封門和厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)一步密封。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，氣囊進(jìn)氣口與進(jìn)氣裝置如空氣壓縮機(jī)等相連，氣囊排氣口與排氣裝置如真空泵等相連。
當(dāng)反應(yīng)器密封門開啟前，啟動排氣裝置如真空泵，將氣囊氣體抽成負(fù)壓以防止開啟密封門時(shí)對氣囊的損壞，此時(shí)開啟密封門插銷后開啟密封門；當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)原料進(jìn)行厭氧反應(yīng)時(shí)，隨時(shí)利用進(jìn)氣裝置如空壓機(jī)對氣囊進(jìn)行補(bǔ)氣，以確保氣囊壓力為設(shè)定值，從而將厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器和反應(yīng)器密封門密封。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，溢流管一端設(shè)于厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器底部，另一端設(shè)有水封裝置，更優(yōu)選所述溢流管另一端沒入緩存罐(也稱為溢流池)中液面以下。因此，不會有空氣或其他氣體經(jīng)溢流管進(jìn)入至厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中，從而確保反應(yīng)器內(nèi)為無氧環(huán)境。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在連接緩存罐和集液罐的管道上設(shè)置污液泵，用來將緩存罐中液體泵送至集液罐(也稱為甲烷菌培養(yǎng)罐)中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，噴淋管道一端設(shè)于集液罐頂部，另一端穿過厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器頂部，并連接有噴淋頭，在噴淋管道上設(shè)置噴淋泵。進(jìn)一步優(yōu)選地，噴淋管道包括噴淋母管和噴淋支管，每個(gè)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)噴淋支管，在每個(gè)噴淋支管上設(shè)置噴淋頭，還可以在各個(gè)噴淋支管前端設(shè)置支管閥門，用于控制支管噴淋管的菌液噴淋量、噴淋時(shí)間及間歇時(shí)間。作為支路閥門，可以使用支路電動閥。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，集液罐設(shè)有增溫及保溫裝置，以控制集液罐內(nèi)甲烷菌液溫度在期望的溫度內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于連接低溫?fù)Q熱器與采暖熱源的管道與補(bǔ)水管相連，通過補(bǔ)水管補(bǔ)充添加熱介質(zhì)如水。作為采暖熱源，可利用鍋爐、余熱等各類熱源。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，低溫?fù)Q熱器上設(shè)置給水管口和回水管口，給水管口與給水管相連，在給水管上設(shè)置分水器和采暖調(diào)節(jié)電動閥，回水管口與回水管相連，在回水管上設(shè)置循環(huán)泵，分水器出口分別與壁熱管和地?zé)峁芟噙B，在用于連接低溫?fù)Q熱器與采暖熱源的管道上設(shè)有熱源循環(huán)泵。通過補(bǔ)水管向采暖熱源注入熱介質(zhì)并被采暖熱源加熱，所產(chǎn)生的高溫初始熱介質(zhì)通過管道進(jìn)入低溫?fù)Q熱器內(nèi)，把溫度降到菌種適宜的溫度，經(jīng)過給水管流出，再由分水器流入到厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中設(shè)置的壁熱管和地?zé)峁軆?nèi)，通過采暖電動閥隨時(shí)可以控制熱介質(zhì)流量，從而控制厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的溫度。在確保厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)溫度恒定在設(shè)置范圍內(nèi).在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)、給水管內(nèi)和回水管內(nèi)設(shè)置溫度監(jiān)測點(diǎn)，在溫度監(jiān)測點(diǎn)處可以設(shè)置溫度檢測器如溫度傳感器，從而檢測各處溫度，以便控制厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器溫度在期望溫度范圍內(nèi)，使厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中的菌種處在最適宜的溫度下。由于經(jīng)采暖熱源加熱的高溫初始熱介質(zhì)與低溫?fù)Q熱器中的低溫?zé)峤橘|(zhì)混合，不僅加熱低溫?fù)Q熱器中的低溫?zé)峤橘|(zhì)，而且加熱后的低溫?zé)峤橘|(zhì)的溫度可以控制在期望的溫度范圍內(nèi)；厭氧干發(fā)酵的溫度需要保持在30-60°C范圍內(nèi)，溫度不能過高或過低，這種加熱方式可以確保厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的溫度在此范圍內(nèi)，而避免被高溫的初始熱介質(zhì)加熱至過高溫度；由于低溫?fù)Q熱器內(nèi)的熱介質(zhì)量很大，溫度保持能力強(qiáng)，在循環(huán)流動情況下，能確保壁熱管和地?zé)峁苤械臒峤橘|(zhì)溫度較為恒定，從而確保厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的溫度恒定；另外，由于壁熱管和地?zé)峁転椴⒙?lián)設(shè)置，能夠確保厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器均勻受熱，從而確保反應(yīng)器內(nèi)溫度均衡，以保證厭氧干發(fā)酵過程順利進(jìn)行。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在供風(fēng)管上設(shè)置供風(fēng)閥，用來控制供風(fēng)時(shí)間和頻率，供風(fēng)管與供氣風(fēng)機(jī)相連，在供風(fēng)管上設(shè)置供風(fēng)閥，在排氣管上設(shè)置排氣風(fēng)機(jī)，排氣管與凈化裝置相連。利用供風(fēng)閥控制反應(yīng)器是否需要供風(fēng)以及供風(fēng)時(shí)間和頻率，通過控制閥門為開啟或關(guān)閉狀態(tài)，即可控制是否為供風(fēng)狀態(tài)。進(jìn)一步優(yōu)選地，作為供風(fēng)閥，使用供風(fēng)電動閥。同理，利用排氣閥用于控制是否需要排氣以及排氣時(shí)間和頻率，通過控制閥門為開啟或關(guān)閉狀態(tài)，即可控制是否為排氣狀態(tài)。進(jìn)一步優(yōu)選地，作為排氣閥，使用排氣電動閥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種利用上述干發(fā)酵設(shè)備的厭氧干發(fā)酵工藝，該工 藝包括開啟反應(yīng)器密封門，向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)投入發(fā)酵原料；將厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器與反應(yīng)器密封門通過密封門氣囊密封；開啟供風(fēng)管，通過供風(fēng)管向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)引入空氣，以引發(fā)好氧發(fā)酵，然后關(guān)閉供風(fēng)管并開啟排氣管以排出廢氣；當(dāng)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)由好氧反應(yīng)轉(zhuǎn)入?yún)捬醴磻?yīng)時(shí)，將集液罐中的甲烷菌液通過噴淋管道噴淋至反應(yīng)物料上，噴淋的菌液以及反應(yīng)中產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)過反應(yīng)原料向下滲透，經(jīng)溢流管流入緩存罐，經(jīng)管道被泵送至集液罐中，反應(yīng)產(chǎn)生的含甲烷氣體經(jīng)排氣管排出，在此反應(yīng)期間，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30-40°C或50-60°C，集液罐內(nèi)甲烷菌液的溫度比厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度高1_5°C ；開啟供風(fēng)管引入空氣或惰性氣體，猝滅厭氧反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，開啟反應(yīng)器密封門，收集反應(yīng)殘留物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，啟動排氣裝置如真空泵，將氣囊氣體抽成負(fù)壓此時(shí)開啟密封門插銷后開啟密封門，向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)投入發(fā)酵原料，再關(guān)閉密封門，通過空氣壓縮機(jī)向氣囊中鼓入空氣，使得囊壓力為設(shè)定值，從而將厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器與反應(yīng)器密封門通過密封門氣囊密封。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在厭氧反應(yīng)期間，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度為32-36 °C 或 52-56 °C。反應(yīng)結(jié)束后的反應(yīng)殘留物可以用于制備有機(jī)肥料。為確保系統(tǒng)的良好運(yùn)行，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，可在多個(gè)位置處設(shè)置監(jiān)測器，如溫度檢測器、壓力檢測器、液面位置檢測器、流量檢測器等等。例如，可以設(shè)置厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)部溫度檢測器、厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)部壓力檢測器、壁熱管和地?zé)峁軆?nèi)部溫度檢測器、緩存罐液面位置檢測器、集液罐溫度檢測器、集液罐液面位置檢測器、集液罐內(nèi)部溫度檢測器以及噴淋流量檢測器等，使得溫度和壓力在期望的設(shè)定值范圍內(nèi)，污液泵及噴淋泵不產(chǎn)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，集液罐內(nèi)不出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象以及噴淋流量及頻率在設(shè)定的可控范圍內(nèi)。實(shí)施例I
采用如圖I-圖6所示厭氧干發(fā)酵設(shè)備，該干發(fā)酵工藝處理日產(chǎn)城市有機(jī)垃圾80T的工程，該工程可采用6座或12座厭氧反應(yīng)器，總反應(yīng)器容積為5000立方米，工程采用中溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在35土 TC，反應(yīng)器內(nèi)壓力控制在1500Pa以內(nèi)，每日噴淋總量約為40T，厭氧反應(yīng)周期為4周，各反應(yīng)器同時(shí)工作時(shí)每日可產(chǎn)生沼氣8000立方米，其中甲烷含量為55%，通過提純后每日可產(chǎn)生生物天然氣4180立方米。
以上通過優(yōu)選的具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行了范例性說明。不過需要聲明的是，這些具體實(shí)施方式
僅是對本發(fā)明的闡述性解釋，并不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制，在不超出本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容及其實(shí)施方式進(jìn)行各種改進(jìn)、等價(jià)替換或修飾，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其包括密封系統(tǒng)、噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)、地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)和通風(fēng)換氣系統(tǒng)， 其中，密封系統(tǒng)包括厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部設(shè)有反應(yīng)器密封門，在反應(yīng)器密封門與厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部相接處設(shè)有密封門氣囊，在密封門氣囊上設(shè)有氣囊進(jìn)氣口和氣囊排氣ロ； 所述噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)包括集液罐和緩存罐，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器通過溢流管與緩存罐相連，緩存罐與集液罐之間通過管道相連，集液罐通過噴淋管道與厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器相連； 所述地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)包括低溫?fù)Q熱器和采暖熱源，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的側(cè)部器壁內(nèi)設(shè)置有壁熱管，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器的底部器壁內(nèi)設(shè)置有地?zé)峁?，低溫?fù)Q熱器通過給水管和回水管與壁熱管和地?zé)峁芟噙B，低溫?fù)Q熱器通過管道與采暖熱源相連； 所述通風(fēng)換氣系統(tǒng)包括在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器底部開設(shè)的供風(fēng)管ロ，供風(fēng)管ロ與供風(fēng)管相連，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器頂部開設(shè)排氣管ロ，排氣管ロ與排氣管相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其中，在反應(yīng)器密封門上或者在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器側(cè)部表面上設(shè)有密封插銷，其將反應(yīng)器密封門和厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)ー步密封，氣囊進(jìn)氣ロ與進(jìn)氣裝置如空氣壓縮機(jī)等相連，氣囊排氣ロ與排氣裝置如真空泵等相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其中，溢流管一端設(shè)于厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器底部，另一端設(shè)有水封裝置，以上所述溢流管另一端沒入緩存罐內(nèi)液面以下。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)所述的厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其中，在連接緩存罐和集液罐的管道上設(shè)置污液泵，用來將緩存罐中液體泵送至集液罐中；噴淋管道一端設(shè)于集液罐頂部，另一端穿過厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器頂部，并連接有噴淋頭，在噴淋管道上設(shè)置噴淋泵，噴淋管道包括噴淋母管和噴淋支管，每個(gè)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中可設(shè)置ー個(gè)或多個(gè)噴淋支管，在每個(gè)噴淋支管上設(shè)置噴淋頭，在各個(gè)噴淋支管前端設(shè)置支管閥門。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)所述的厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其中，集液罐設(shè)有增溫及保溫裝置。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)所述的厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其中，用于連接低溫?fù)Q熱器與采暖熱源的管道與補(bǔ)水管相連；低溫?fù)Q熱器上設(shè)置給水管ロ和回水管ロ，給水管ロ與給水管相連，在給水上設(shè)置分水器和采暖調(diào)節(jié)電動閥，回水管ロ與回水管相連，在回水管上設(shè)置循環(huán)泵，分水器出口分別與壁熱管和地?zé)峁芟噙B，在用于連接低溫?fù)Q熱器與采暖熱源的管道上設(shè)有熱源循環(huán)泵。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)所述的厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其中，在供風(fēng)管上設(shè)置供風(fēng)閥，供風(fēng)管與供氣風(fēng)機(jī)相連，在供風(fēng)管上設(shè)置供風(fēng)閥，在排氣管上設(shè)置排氣風(fēng)機(jī)，排氣管與浄化裝置相連。
8.ー種利用上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述干發(fā)酵設(shè)備的厭氧干發(fā)酵エ藝，該エ藝包括 開啟反應(yīng)器密封門，向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)投入發(fā)酵原料； 將厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器與反應(yīng)器密封門通過密封門氣囊密封； 開啟供風(fēng)管，通過供風(fēng)管向厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)引入空氣，以引發(fā)好氧發(fā)酵，然后關(guān)閉供風(fēng)管并開啟排氣管以排出廢氣； 當(dāng)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)由好氧反應(yīng)轉(zhuǎn)入?yún)捬醴磻?yīng)時(shí)，將集液罐中的甲烷菌液通過噴淋管道噴淋至反應(yīng)物料上，噴淋的菌液以及反應(yīng)中產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)過反應(yīng)原料向下滲透，經(jīng)溢流管流入緩存罐，經(jīng)管道被泵送至集液罐中，反應(yīng)產(chǎn)生的含甲烷氣體經(jīng)燃?xì)廨斔凸芘懦?，在此反?yīng)期間，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30-40°C或50-60°C，集液罐內(nèi)甲烷菌液的溫度比厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度高1_5°C ； 開啟供風(fēng)管引入空氣或惰性氣體，猝滅厭氧反應(yīng)； 反應(yīng)結(jié)束后，開啟反應(yīng)器密封門，收集反應(yīng)殘留物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的エ藝，其中，在厭氧反應(yīng)期間，厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的溫度為32-36 °C 或 52-56 °C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種厭氧干發(fā)酵設(shè)備，其包括密封系統(tǒng)、噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)、地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)和通風(fēng)換氣系統(tǒng)，在厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器中投入有機(jī)原料，在密封的條件下，通過噴淋回流循環(huán)系統(tǒng)噴淋甲烷菌液引發(fā)厭氧干發(fā)酵反應(yīng)，通過地?zé)峒氨跓岵膳到y(tǒng)保持厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器為期望的恒定溫度，通過通風(fēng)換氣系統(tǒng)引入空氣或排出廢氣，從而確保有機(jī)原料厭氧干發(fā)酵過程的順利進(jìn)行，以高效率獲得甲烷。
文檔編號C12M1/16GK102660454SQ201210149778
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者李劍, 盛力偉, 羅光輝 申請人:黑龍江龍能偉業(yè)燃?xì)夤煞萦邢薰?br>